Chip e sensori saranno ultra sensibili alla luce

Smartphone, fotocamere, computer e, più in generale, dispositivi elettronici integrati in grado di svolgere funzioni più complesse rispetto a quelle ottenibili con le tecnologie oggi in commercio. Il tutto grazie alla luce, o meglio grazie a una conoscenza più dettagliata di quello che accade quando la luce interagisce con la materia. È quello che di qui a poco potrebbe succedere a partire dai risultati di una scoperta del Consiglio nazionale delle ricerche di Napoli (Cnr-Spin), in collaborazione con l'università Federico II di Napoli. In particolare, è stata osservata in laboratorio la relazione che si crea tra la luce e uno specifico gruppo di polimeri fotosensibili, definiti azo-polimeri, i quali reagiscono alla radiazione dei fasci luminosi. La ricerca, pubblicata su «Nature Communications», per la prima volta ha isolato la forma e le modalità della mutazione che si verifica nei polimeri, quando vengono colpiti dalla luce.
«Già in precedenza si sapeva che i film di polimeri, interagendo con la luce, subiscono una trasformazione. Ma si pensava che la variazione fosse determinata da un solo fattore, vale a dire dall'intensità della luce. Ora, abbiamo osservato che le variabili che determinano la mutazione sono tre, ossia le componenti x, y, z del campo elettrico della luce, in una precisa combinazione», spiega al Sole 24 Ore Antonio Ambrosio, il ricercatore del Cnr-Spin di Napoli, che ha ideato e condotto l'esperimento, a cui hanno partecipato anche Lorenzo Marrucci, Pasqualino Maddalena, Fabio Borbone e Antonio Roviello.
«Gli azo-polimeri, a differenza di quanto avviene con i materiali più diffusi nella foto-litografia, permettono di usare la luce nello spettro visibile, dal blu al verde, evitando le sorgenti ultraviolette. È questo fa sì che sia gli esperimenti scientifici sia i processi industriali risultino più sicuri ed economicamente meno onerosi. Inoltre, gli azo-polimeri sono meno sensibili a fattori esterni, come la luce ambientale, le variazioni della temperatura e l'umidità», aggiunge Ambrosio.
La scoperta potrebbe nel giro di poco tempo influenzare notevolmente i campi dell'informatica e dell'elettronica di consumo: «Adesso conosciamo in modo assai più articolato gli effetti che la luce può determinare sulla materia e, in un futuro prossimo, questo permetterà all'industria delle tecnologie di realizzare strumenti elettronici più potenti ed evoluti». I contenuti della ricerca portata a termine dal Cnr-Spin, infatti, sono applicabili a un mercato esteso, che se da un lato comprende il settore delle videocamere e delle fotocamere, dall'altro si estende a tutto il comparto dell'elettronica di consumo e potrà riguardare un elenco assai largo di dispositivi integrati, la cui produzione si basa sulla foto-litografia digitale. Tra questi figurano i Mems (Micro Electro-Mechanical Systems), ossia i micro attuatori meccanici, che, all'interno di computer, telefonini, videogiochi e altri terminali, hanno il compito di gestire determinate funzioni. Oppure, i micro-sensori capaci di trasformare gli impulsi luminosi in segnali elettrici. E, a breve, potremo avere anche delle nano-antenne in grado di far comunicare tra loro dei micro-circuiti elettrici.
«Gli esperimenti condotti in laboratorio, poi, ci hanno permesso di osservare un effetto insolito e per certi versi sorprendente, anche da un punto di vista estetico. Orientando sulla superficie dei polimeri un fascio laser ad hoc, che noi definiamo "a vortice", abbiamo visto prendere forma un disegno, il cui aspetto può ricordare una spirale», conclude Ambrosio.
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le potenziali applicazioni
Mems più piccoli
Numerose funzioni meccaniche, all'interno di smartphone e altri dispositivi elettronici, vengono portate a termine da leve, bracci, ingranaggi di dimensioni micrometriche, i Mems, che oggi vengono prodotti attraverso tecniche litografiche basate sul silicio. La foto-litografia su azo-polimeri permetterà
di realizzare Mems ancora più piccoli e capaci di compiere funzioni più complesse.
Nano-antenne trasmittenti
Le proprietà degli azo-polimeri, in futuro, permetteranno di costruire nano-antenne, in cui micro-circuiti comunicheranno attraverso la luce. Questa nuova tecnologia potrebbe sostituire le antenne che oggi
si usano per la trasmissione satellitare
e portare avanzamenti tecnologici
nel campo della ricezione e della trasmissione basata su radio frequenze.
Sensori fotografici
La ricerca del Cnr-Spin può trovare applicazione anche all'interno del mercato delle fotocamere e delle telecamere digitali, il cui funzionamento è basato su sensori di immagini. Le nuove scoperte relative agli effetti della luce su di un film azo-polimerico permetteranno infatti
di realizzare telecamere ancora più potenti, a parità di dimensioni.